Summary

Minimal-invasiv teknikk for Injeksjon i Rat Optic Nerve

Published: May 19, 2015
doi:

Summary

Direct injection into the rat optic nerve is useful for regenerative research. We demonstrate a minimally-invasive technique for direct injection into a rat optic nerve that does not involve opening the skull. Using this method, surgical complications are minimized and recovery is more rapid.

Abstract

The rat optic nerve is a useful model for stem cell regeneration research. Direct injection into the rat optic nerve allows delivery into the central nervous system in a minimally-invasive surgery without bone removal. This technique describes an approach to visualization and direct injection of the optic nerve following minor fascial dissection from the orbital ridge, using a conjunctival traction suture to gently pull the eye down and out. Representative examples of an injected optic nerve show successful injection of dyed beads.

Introduction

Synsnerven gir en ideell beliggenhet for sentralnervesystemet (CNS) regenerativ forskning inkludert oftalmologiske forhold som optikusnevritt, glaukom og traumer. Injeksjoner av en rekke stamceller enten har vist effekt eller vist lovende i å erstatte tapt myelin, øke aksonal teller og / eller forebygge degenerative sykdommer. 1,2

Den menneskelige synsnerven inneholder ca 1,2 millioner parallelle aksoner reiser fra netthinnen til chiasm med en diameter på ca 3,0-3,5 mm. 3 For å modellere menneskelige sykdommer i laboratoriet, har rotta vært brukt ofte. Den voksne rotteoptisk nerve inneholder omtrent 100.000 aksoner innenfor en diameter på ca. 0,5 mm. 4 En av de store begrensningene i CNS regenerative forskning er direkte benfrie tilgang. Komplikasjoner og kirurgisk risiko for dyret er høyere når hodeskallen eller vertebrae er fjernet. I likhet med fordeleneminimal-invasive tilnærminger i ryggraden, 5 direkte synsnerven injeksjoner uten å åpne skallen tilby reduserte komplikasjoner og en raskere bedring.

Denne teknikken har blitt anvendt i tidligere studier. 6 I dette manuskriptet og tilhørende video demonstrerer vi en minimalt invasiv prosedyre for å injisere stamceller i rotte synsnerven.

Protocol

MERK: Alle dyr prosedyrer ble godkjent av Johns Hopkins Animal Care og bruk komité. Anestesi maskiner krever årlig inspeksjon og kalibrering som nødvendig. 1. Anestesi og posisjonering Anestesi. Utfør alle kirurgiske prosedyrer under narkose med 2-3% isofluorane. Bekreft riktig nivå av anestesi ved tå klype og pustefrekvens. Kontroller at rotten ikke vike som respons på en tå klemme. MERK: En vike indikerer anestesi som er for sent, og kan kreve lengre bedøvelse før begynnels…

Representative Results

Ved avslutningen av forsøket ble rottene avlivet og perfusert med 4% paraformaldehyd. Synsnervene ble forsiktig dissekert og montert for kryostaten snitting. Figur 2 viser et eksempel på en hel rotteoptisk nerve ved lav effekt, hvor Evans blå fargestoff ble injisert for å visualisere området. Pilen identifiserer den nøyaktige plasseringen av injeksjonen. Dette disseksjon ble gjort i løpet av et par minutter for injeksjonen som indikert ved begrenset diffusjon av fargestoffet ned nerve. Med andre …

Discussion

Direct injection into the optic nerve of stem cells or other products intended to facilitate regeneration provides a convenient model compared to other means of injections into the CNS. This technique takes less time, requires less total anesthesia, avoids drilling or removing skull or bone tissue, reduces complications rates and allows for more rapid recovery following surgery.

The most critical steps in this protocol include: 1. Adequate hemostasis in the surgical field to allow clear visua…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This study was supported by NeuralStem, Inc., and Johns Hopkins Project RESTORE.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Lewis rat Charles River 4 Any rat strain will work.
Anesthesia machine Surgivet CDS9000 CDS 9000 Small Animal Anesthesia Machine – Pole Mount
Infusion pump Stoelting 53129
Dissection microscope National Optical 409-411-1105
Fiber-optic light source Fisher Scientific 12-562-21
Dissection and Stereotaxic Instrument Stoelting 51400
Pipette Puller Kopf 750
Pipettes World Precision Instruments 18150-6
Disposable scalpel blades Harvard Apparatus 810-15-021
Iridectomy scissors Electron Microscopy Sciences Uniband LA-4XF

Riferimenti

  1. Dahlmann-Noor, A., Vijay, S., Jayaram, H., Limb, A., Khaw, P. T. Current approaches and future prospects for stem cell rescue and regeneration of the retina and optic nerve. Canadian journal of ophthalmology Journal canadien d’ophtalmologie. 45 (4), 333-341 (2010).
  2. Quigley, H. A., Iglesia, D. S. Stem cells to replace the optic nerve. Eye. 18 (11), 1085-1088 (2004).
  3. Ghaffarieh, A., Levin, L. A. Optic nerve disease and axon pathophysiology. International review of neurobiology. 105, 1-17 (2012).
  4. Fukui, Y., Hayasaka, S., Bedi, K. S., Ozaki, H. S., Takeuchi, Y. Quantitative study of the development of the optic nerve in rats reared in the dark during early postnatal life. Journal of anatomy. 174, 37-47 (1991).
  5. Celestre, P. C., et al. Minimally invasive approaches to the cervical spine. The Orthopedic clinics of North America. 43 (1), 137-147 (2012).
  6. Hallas, B. H., Wells, M. R. A Novel Technique for Multiple Injections into the Mammalian Optic Nerve. Kopf Carrier. 54, (2001).
  7. Harvey, A. R., Hellstrom, M., Rodger, J. Gene therapy and transplantation in the retinofugal pathway. Progress in brain research. 175, 151-161 (2009).
  8. Adachi-Usami, E. Optic neuritis–from diagnosis to optic nerve transplantation. Nippon Ganka Gakkai zasshi. 104 (12), 841-857 (2000).
  9. Slater, B. J., Vilson, F. L., Guo, Y., Weinreich, D., Hwang, S., Bernstein, S. L. Optic nerve inflammation and demyelination in a rodent model of nonarteritic anterior ischemic optic neuropathy. Investigative ophthalmology & visual science. 54 (13), 7952-7961 (2013).
  10. Zarbin, M. A., Arlow, T., Ritch, R. Regenerative nanomedicine for vision restoration. Mayo Clinic proceedings. 88 (12), 1480-1490 (2013).
check_url/it/52249?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Raykova, K., Jones, M. V., Huang, H., Hoffman, P. F., Levy, M. Minimally-invasive Technique for Injection into Rat Optic Nerve. J. Vis. Exp. (99), e52249, doi:10.3791/52249 (2015).

View Video